劈裂灌漿技術(shù)在病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用

崔華存

摘 要：介紹土壩壩體劈裂灌漿技術(shù)在馬龍縣病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用情況，總結(jié)在劈裂灌漿施工控制中的一些主要技術(shù)參數(shù)，分析劈裂灌漿的效果。采用該項(xiàng)技術(shù)已處理病險(xiǎn)水庫加固工程近百件，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：劈裂灌漿技術(shù) 土壩除險(xiǎn)加固 灌漿壓力

馬龍縣病險(xiǎn)水庫概況

馬龍縣現(xiàn)有蓄水工程533件，其中：中型水庫1件，?。?）型水庫19件，?。?）型水庫188件，小塘壩325件，總庫容1.0億m3。?。?）型病險(xiǎn)水庫156件，占其總數(shù)的83%，大多分布于山區(qū)和半山區(qū)，為當(dāng)?shù)厣a(chǎn)發(fā)展和群眾生活改善發(fā)揮了巨大作用，是建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村的重要基礎(chǔ)設(shè)施，這些工程大多數(shù)屬于上世紀(jì)50—60年代興建的“三邊”工程，滲漏問題尤為突出。這些病險(xiǎn)水庫，嚴(yán)重的不能蓄水，少部分限制蓄水位，大部分均帶病運(yùn)行，給下游人民群眾生命財(cái)產(chǎn)和重要基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成很大威脅，同時(shí)嚴(yán)重影響水庫工程效益的正常發(fā)揮。

壩體劈裂灌漿原理

土壩壩體劈裂灌漿技術(shù)是依據(jù)土壩壩體應(yīng)力分布規(guī)律建立的。土壩壩體應(yīng)力分析研究成果表明：壩體小主應(yīng)力面基本沿壩軸線分布這一規(guī)律，在壩軸線附近沿小主應(yīng)力面布置灌漿孔，灌注泥漿時(shí)，泥漿便能沿這個(gè)弱應(yīng)力面將壩體劈開裂縫。在泥漿自重和漿、壩互壓作用下，灌入壩體的泥漿反復(fù)充填，劈開壩體并逐漸排水固化，在壩體內(nèi)形成一道近乎垂直連續(xù)的防滲墻體。解決了土壩壩體的滲透穩(wěn)定問題。不僅如此，土壩壩體劈裂灌漿時(shí)，灌入壩體中泥漿在壩體內(nèi)充填擠壓，與劈裂縫貫通的原有裂縫和孔洞在灌漿中得到充填，補(bǔ)充壩體部分土區(qū)的小主應(yīng)力不足，恢復(fù)壩體的應(yīng)力平衡，提高了壩體的整體性。另外，泥漿在排水固結(jié)時(shí)，析出的水?dāng)U散、濕陷、密實(shí)壩體，改善土壩內(nèi)部應(yīng)力狀況，加固了壩體，提高了壩體的整體性，解決了壩體的變形穩(wěn)定問題。

壩體劈裂灌漿適用范圍

土壩壩體劈裂灌漿技術(shù)我縣在80年代中期首次引進(jìn)并取得成功，通過近百件的小型水庫土壩防滲處理后，均獲得良好的效果，經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐，土壩壩體劈裂灌漿技術(shù)可以處理以下問題：①土壩壩體碾壓不實(shí)，密實(shí)度普遍較差；②土壩壩體分層填筑時(shí)，因土層太厚，施工機(jī)械功能不足，致使每層填土上部密實(shí)、下部疏松，加之層間未鑿毛處理，形成層間滲漏；③土壩壩體由于不均勻沉陷而產(chǎn)生的裂縫；④土壩壩體與壩基接觸處理不好；⑤土壩壩體與其他建筑物（如輸水涵洞、溢洪道）結(jié)合不好，存在空隙和接觸沖刷；⑥土壩壩體內(nèi)存在洞穴，如施工時(shí)大塊徑土料及石料架空形成洞穴、樹根腐爛以及生物洞穴（如蟻穴、鼠穴等）。

實(shí)踐證明，劈裂灌漿技術(shù)應(yīng)用范圍較廣，具有技術(shù)和施工設(shè)備簡單，容易操作，能就地取材，無環(huán)境污染，并且工程造價(jià)低，防滲效果好，經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)，值得廣泛推廣運(yùn)用和發(fā)展。

劈裂灌漿的基本參數(shù)

土壩壩體劈裂灌漿可解決病險(xiǎn)土壩的變形穩(wěn)定和滲漏穩(wěn)定問題。在土壩壩體除險(xiǎn)加固中具有投資小、見效快、設(shè)備和技術(shù)簡單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛運(yùn)用。但在具體操作中應(yīng)把握基本技術(shù)參數(shù)和施工工藝，保證灌漿的質(zhì)量，才能達(dá)到預(yù)期的效果?？偨Y(jié)我縣劈裂灌漿工程施工經(jīng)驗(yàn)，有以下四個(gè)主要的問題：

1、灌漿孔布置

孔位布置。應(yīng)按河槽段、岸坡段、彎曲段和其它特殊壩段的不同位置情況進(jìn)行布孔，在河槽段，一般沿壩軸線（或稍偏上游）布孔，必要時(shí)在灌漿軸線上下游布置副排孔，鉆孔排數(shù)應(yīng)根據(jù)壩體隱患的范圍和程度確定；在岸坡段、彎曲段和其它特殊壩段，由于壩體內(nèi)部應(yīng)力復(fù)雜，灌漿初期一般采用多排梅花形布孔，并采用“少灌多復(fù)”的辦法，調(diào)整壩體應(yīng)力，灌漿后期，沿壩軸線布孔，形成連續(xù)的帷幕。

孔深及孔距?？咨顟?yīng)大于隱患深度2-3m，如布置雙排孔或多排孔時(shí)，副排孔處如無隱患，孔深可為主排孔深的1/3；孔距在河槽段孔深>15m時(shí)，可采用5-10m；孔深<15m時(shí)，可采用3-5m，可通過現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)確定。岸坡段、彎曲壩段布孔應(yīng)適當(dāng)縮小孔距，或通過試驗(yàn)確定。

孔序。為使?jié){液在壩體中有充分的析水固結(jié)時(shí)間，應(yīng)分序灌漿。根據(jù)施灌壩段的長短來確定序數(shù)，如果壩段過長且灌漿機(jī)組少，一般分為兩序，如壩段較短則可分為三序或四序。

2、灌漿材料選擇

從我縣的情況來看，漿液土料基本上是采用與壩料的物理力學(xué)指標(biāo)基本接近的土料，但由于各類壩型和填筑壩料的不同，對(duì)原材料的要求也不一樣。通過大量工程實(shí)踐，目前我縣采用的灌漿材料為粘土水泥漿液，一是固結(jié)快，后期強(qiáng)度高；二是一次性灌入量大，減少復(fù)灌次數(shù)，三是鑒于以上優(yōu)點(diǎn)可縮短工期。

3、灌漿壓力

灌漿壓力計(jì)算。一般確定灌漿的最大孔口壓力是指注灌漿管上端壓力表的壓力值，根據(jù)工程實(shí)踐一般灌漿孔口壓力為0.01-0.05MPa。最大允許孔口壓力可按公式估算，公式為△p=yH■γh。式中：△p-灌漿孔壓力；Y-壩體土的密度；H-計(jì)算點(diǎn)以上壩高；γ-灌漿密度； h- 全孔灌漿時(shí)，注漿管高度。

鑒于灌漿壓力的大小不僅與灌漿范圍大小、水文工程地質(zhì)條件等因素有關(guān)，而且還與地層的附加荷載及灌漿深度有關(guān)，所以不能用一個(gè)公式準(zhǔn)確地表達(dá)出來，應(yīng)根據(jù)不同情況通過經(jīng)驗(yàn)和灌漿試驗(yàn)確定。

為了簡化計(jì)算，方便施工，根據(jù)有關(guān)資料、施工實(shí)踐、灌漿壓力，可根據(jù)不同的深度確定見下表：

4、鉆孔灌漿

4.1壩體灌漿

灌漿槽段：先灌河槽段，后灌岸坡和彎曲段；灌漿孔序：先灌副排一序孔，插灌二序孔。

壩體劈裂灌漿的施工采用孔底注漿全孔灌注法，灌漿采用“稀漿開始，濃漿灌注，分序施灌，先疏后密，少灌多復(fù)，控制漿量”的原則。用全孔底灌注法可由孔底反向全孔使孔內(nèi)泥漿處于半循環(huán)狀態(tài)，有利于提高灌漿質(zhì)量，注漿孔距鉆孔底部0.5-1.0m，孔口壓力保持在設(shè)計(jì)要求的壓力指標(biāo)上，灌漿開始，先用稀漿灌3-5min，然后加大泥漿稠度至設(shè)計(jì)要求。每次灌漿后，要提一提注漿管，以免孔底堵塞和孔口冒漿，灌1-2次后，可提高1-2m。endprint

4.2壩體與基巖接觸帶灌漿

壩體與凹凸不平的基巖面直接相連，壩體回填時(shí)基巖和壩體接合不十分緊密，在高水位作用下局部出現(xiàn)接觸滲漏，造成集中滲流和接觸沖刷。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，采取以下方法：鉆孔鉆到距基巖面0.5-1.0m時(shí)，用擊入法將套管下至基巖面，由于基巖面凹凸不平，套管不可能與基巖面完全接觸，但在擊入過程中套管可以與壩體緊密接合，保證漿液沿壩體與基巖接觸面流動(dòng)。在漿液沿接觸面流動(dòng)且局部壩體質(zhì)量較差時(shí)，部分漿液將進(jìn)入壩體，造成壩體的劈裂、冒漿和隆起變化。針對(duì)這種情況，對(duì)壩體隆起變化不大，或雖產(chǎn)生裂縫，但未冒漿，可在低壓下結(jié)束灌漿，待凝結(jié)后在規(guī)定壓力下進(jìn)行復(fù)灌；對(duì)壩體隆起變化較大，或發(fā)生冒漿，應(yīng)立即停灌，待初凝后進(jìn)行復(fù)灌。這樣既可把壩體與基巖接觸面及壩體裂隙灌好，又保證了大壩的安全，效果良好。

4.3基巖表層風(fēng)化破碎帶灌漿

基巖表層風(fēng)化嚴(yán)重，巖石破碎，且被較多的粘土、碎石等松散物充填，鉆孔不易沖洗干凈，灌漿在壩頂上進(jìn)行，灌漿壓力的增加受到限制，漿液不易被灌入。為了保證灌漿質(zhì)量，一是縮小段長。將一個(gè)灌段5.0m分為1.5m、1.5m、2.0m三段進(jìn)行灌漿，段長越小，裂隙的差異性越小，壓力越集中，越易被灌好；二是逐級(jí)提高壓力，在保證大壩安全的前提下，增加漿液的擴(kuò)散范圍，在較高的壓力下結(jié)束灌漿。

劈裂灌漿的質(zhì)量控制

按施工步驟、操作要求、問題處理（裂縫、冒漿、串漿、隆起等）、施工技術(shù)措施以及管理制度等五個(gè)方面加以控制。采用“先稀后稠、少灌多復(fù)”的原則。一是每個(gè)灌漿孔都要經(jīng)過多次復(fù)灌，前兩次應(yīng)避免壩頂裂縫，后幾次復(fù)灌時(shí)，壩頂裂縫寬度控制在3cm以內(nèi)；二是孔口壓力控制在設(shè)計(jì)最大允許灌漿壓力之內(nèi)；三是每孔必須達(dá)到終孔后，方能起管，直至漿面不再下沉為止。

結(jié)語

土壩劈裂灌漿是一項(xiàng)實(shí)用技術(shù)，目前我縣采用該項(xiàng)技術(shù)已處理病險(xiǎn)水庫加固工程近百件，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

對(duì)于各類不同的壩型、壩高、壩體結(jié)構(gòu)，其劈裂特性各異。一方面是灌漿壓力的控制，灌漿壓力小了則灌漿效果不好，灌漿壓力大了則壩頂裂縫難控制，產(chǎn)生壩坡穩(wěn)定問題；另一方面是復(fù)灌次數(shù)少了則達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，復(fù)灌次數(shù)多了則施工工期延長，同時(shí)又要增加工程造價(jià)。因此應(yīng)加大該項(xiàng)技術(shù)的試驗(yàn)研究資金投入，促進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)在病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固工程中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]傅瓊?cè)A.病險(xiǎn)水庫整治中的土壩壩體劈裂灌漿技術(shù).[J].江西水利科技.1994.12第20卷第4期.

[2]潘鴻珍.劈裂灌漿技術(shù)在風(fēng)田水庫主壩加固中的應(yīng)用.[J].甘肅水利水電技術(shù).2007.6第43卷第2期

[3]孫鑒政.淺談劈裂灌漿在土壩防滲處理中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用.[J].廣東建材.2008年第7期.

[4]楊忠.劈裂灌漿技術(shù)在土壩防滲加固工程中的應(yīng)用.[J].水利科技與經(jīng)濟(jì).2008.12第14卷第12期.

[5]常澤意.淺談大壩劈裂灌漿防滲技術(shù)中的質(zhì)量控制.[J].廣東科技.2007（7）.第118頁.

（作者單位：馬龍縣水利水電勘察設(shè)計(jì)研究所）endprint

4.2壩體與基巖接觸帶灌漿

壩體與凹凸不平的基巖面直接相連，壩體回填時(shí)基巖和壩體接合不十分緊密，在高水位作用下局部出現(xiàn)接觸滲漏，造成集中滲流和接觸沖刷。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，采取以下方法：鉆孔鉆到距基巖面0.5-1.0m時(shí)，用擊入法將套管下至基巖面，由于基巖面凹凸不平，套管不可能與基巖面完全接觸，但在擊入過程中套管可以與壩體緊密接合，保證漿液沿壩體與基巖接觸面流動(dòng)。在漿液沿接觸面流動(dòng)且局部壩體質(zhì)量較差時(shí)，部分漿液將進(jìn)入壩體，造成壩體的劈裂、冒漿和隆起變化。針對(duì)這種情況，對(duì)壩體隆起變化不大，或雖產(chǎn)生裂縫，但未冒漿，可在低壓下結(jié)束灌漿，待凝結(jié)后在規(guī)定壓力下進(jìn)行復(fù)灌；對(duì)壩體隆起變化較大，或發(fā)生冒漿，應(yīng)立即停灌，待初凝后進(jìn)行復(fù)灌。這樣既可把壩體與基巖接觸面及壩體裂隙灌好，又保證了大壩的安全，效果良好。

4.3基巖表層風(fēng)化破碎帶灌漿

基巖表層風(fēng)化嚴(yán)重，巖石破碎，且被較多的粘土、碎石等松散物充填，鉆孔不易沖洗干凈，灌漿在壩頂上進(jìn)行，灌漿壓力的增加受到限制，漿液不易被灌入。為了保證灌漿質(zhì)量，一是縮小段長。將一個(gè)灌段5.0m分為1.5m、1.5m、2.0m三段進(jìn)行灌漿，段長越小，裂隙的差異性越小，壓力越集中，越易被灌好；二是逐級(jí)提高壓力，在保證大壩安全的前提下，增加漿液的擴(kuò)散范圍，在較高的壓力下結(jié)束灌漿。

劈裂灌漿的質(zhì)量控制

按施工步驟、操作要求、問題處理（裂縫、冒漿、串漿、隆起等）、施工技術(shù)措施以及管理制度等五個(gè)方面加以控制。采用“先稀后稠、少灌多復(fù)”的原則。一是每個(gè)灌漿孔都要經(jīng)過多次復(fù)灌，前兩次應(yīng)避免壩頂裂縫，后幾次復(fù)灌時(shí)，壩頂裂縫寬度控制在3cm以內(nèi)；二是孔口壓力控制在設(shè)計(jì)最大允許灌漿壓力之內(nèi)；三是每孔必須達(dá)到終孔后，方能起管，直至漿面不再下沉為止。

結(jié)語

土壩劈裂灌漿是一項(xiàng)實(shí)用技術(shù)，目前我縣采用該項(xiàng)技術(shù)已處理病險(xiǎn)水庫加固工程近百件，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

對(duì)于各類不同的壩型、壩高、壩體結(jié)構(gòu)，其劈裂特性各異。一方面是灌漿壓力的控制，灌漿壓力小了則灌漿效果不好，灌漿壓力大了則壩頂裂縫難控制，產(chǎn)生壩坡穩(wěn)定問題；另一方面是復(fù)灌次數(shù)少了則達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，復(fù)灌次數(shù)多了則施工工期延長，同時(shí)又要增加工程造價(jià)。因此應(yīng)加大該項(xiàng)技術(shù)的試驗(yàn)研究資金投入，促進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)在病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固工程中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]傅瓊?cè)A.病險(xiǎn)水庫整治中的土壩壩體劈裂灌漿技術(shù).[J].江西水利科技.1994.12第20卷第4期.

[2]潘鴻珍.劈裂灌漿技術(shù)在風(fēng)田水庫主壩加固中的應(yīng)用.[J].甘肅水利水電技術(shù).2007.6第43卷第2期

[3]孫鑒政.淺談劈裂灌漿在土壩防滲處理中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用.[J].廣東建材.2008年第7期.

[4]楊忠.劈裂灌漿技術(shù)在土壩防滲加固工程中的應(yīng)用.[J].水利科技與經(jīng)濟(jì).2008.12第14卷第12期.

[5]常澤意.淺談大壩劈裂灌漿防滲技術(shù)中的質(zhì)量控制.[J].廣東科技.2007（7）.第118頁.

（作者單位：馬龍縣水利水電勘察設(shè)計(jì)研究所）endprint

4.2壩體與基巖接觸帶灌漿

壩體與凹凸不平的基巖面直接相連，壩體回填時(shí)基巖和壩體接合不十分緊密，在高水位作用下局部出現(xiàn)接觸滲漏，造成集中滲流和接觸沖刷。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，采取以下方法：鉆孔鉆到距基巖面0.5-1.0m時(shí)，用擊入法將套管下至基巖面，由于基巖面凹凸不平，套管不可能與基巖面完全接觸，但在擊入過程中套管可以與壩體緊密接合，保證漿液沿壩體與基巖接觸面流動(dòng)。在漿液沿接觸面流動(dòng)且局部壩體質(zhì)量較差時(shí)，部分漿液將進(jìn)入壩體，造成壩體的劈裂、冒漿和隆起變化。針對(duì)這種情況，對(duì)壩體隆起變化不大，或雖產(chǎn)生裂縫，但未冒漿，可在低壓下結(jié)束灌漿，待凝結(jié)后在規(guī)定壓力下進(jìn)行復(fù)灌；對(duì)壩體隆起變化較大，或發(fā)生冒漿，應(yīng)立即停灌，待初凝后進(jìn)行復(fù)灌。這樣既可把壩體與基巖接觸面及壩體裂隙灌好，又保證了大壩的安全，效果良好。

4.3基巖表層風(fēng)化破碎帶灌漿

基巖表層風(fēng)化嚴(yán)重，巖石破碎，且被較多的粘土、碎石等松散物充填，鉆孔不易沖洗干凈，灌漿在壩頂上進(jìn)行，灌漿壓力的增加受到限制，漿液不易被灌入。為了保證灌漿質(zhì)量，一是縮小段長。將一個(gè)灌段5.0m分為1.5m、1.5m、2.0m三段進(jìn)行灌漿，段長越小，裂隙的差異性越小，壓力越集中，越易被灌好；二是逐級(jí)提高壓力，在保證大壩安全的前提下，增加漿液的擴(kuò)散范圍，在較高的壓力下結(jié)束灌漿。

劈裂灌漿的質(zhì)量控制

按施工步驟、操作要求、問題處理（裂縫、冒漿、串漿、隆起等）、施工技術(shù)措施以及管理制度等五個(gè)方面加以控制。采用“先稀后稠、少灌多復(fù)”的原則。一是每個(gè)灌漿孔都要經(jīng)過多次復(fù)灌，前兩次應(yīng)避免壩頂裂縫，后幾次復(fù)灌時(shí)，壩頂裂縫寬度控制在3cm以內(nèi)；二是孔口壓力控制在設(shè)計(jì)最大允許灌漿壓力之內(nèi)；三是每孔必須達(dá)到終孔后，方能起管，直至漿面不再下沉為止。

結(jié)語

土壩劈裂灌漿是一項(xiàng)實(shí)用技術(shù)，目前我縣采用該項(xiàng)技術(shù)已處理病險(xiǎn)水庫加固工程近百件，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

對(duì)于各類不同的壩型、壩高、壩體結(jié)構(gòu)，其劈裂特性各異。一方面是灌漿壓力的控制，灌漿壓力小了則灌漿效果不好，灌漿壓力大了則壩頂裂縫難控制，產(chǎn)生壩坡穩(wěn)定問題；另一方面是復(fù)灌次數(shù)少了則達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，復(fù)灌次數(shù)多了則施工工期延長，同時(shí)又要增加工程造價(jià)。因此應(yīng)加大該項(xiàng)技術(shù)的試驗(yàn)研究資金投入，促進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)在病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固工程中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]傅瓊?cè)A.病險(xiǎn)水庫整治中的土壩壩體劈裂灌漿技術(shù).[J].江西水利科技.1994.12第20卷第4期.

[2]潘鴻珍.劈裂灌漿技術(shù)在風(fēng)田水庫主壩加固中的應(yīng)用.[J].甘肅水利水電技術(shù).2007.6第43卷第2期

[3]孫鑒政.淺談劈裂灌漿在土壩防滲處理中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用.[J].廣東建材.2008年第7期.

[4]楊忠.劈裂灌漿技術(shù)在土壩防滲加固工程中的應(yīng)用.[J].水利科技與經(jīng)濟(jì).2008.12第14卷第12期.

[5]常澤意.淺談大壩劈裂灌漿防滲技術(shù)中的質(zhì)量控制.[J].廣東科技.2007（7）.第118頁.

（作者單位：馬龍縣水利水電勘察設(shè)計(jì)研究所）endprint